题目内容
高纯铜（Cu%=99.99%）广泛应用于电器工业，某粗铜样品中含Fe．Ni．Ag．Au等杂质，用电解法进行精炼．
（1）请在如图1电解装置图中标明电极材料和电解质溶液
（2）电解完毕后，某兴趣小组欲对电解液中的离子进行分离，他们通过查阅资料，得知相关氢氧化物在不同pH下的溶解度曲线（如图2）．
①结合图分析，相同温度下Ksp[Cu（OH）2]．Ksp[Ni（OH）2]．Ksp[Fe（OH）2]由大到小的顺序为 ．
②pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是： （写化学式）
③若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+，应该控制溶液的pH为 （填字母）
A．＜1 B．2.4～4.5 C．＞6
④在Ni（NO3）2溶液中含有少量的Co2+杂质， （能．不能）通过调节溶液pH的方法来除去，理由是
⑤乙同学设计了如图3操作步骤，顺利完成了溶液中的三种金属元素的分离．该方案中试剂X为 ，n= ，沉淀b的化学式为 ．
（1）请在如图1电解装置图中标明电极材料和电解质溶液
（2）电解完毕后，某兴趣小组欲对电解液中的离子进行分离，他们通过查阅资料，得知相关氢氧化物在不同pH下的溶解度曲线（如图2）．
①结合图分析，相同温度下Ksp[Cu（OH）2]．Ksp[Ni（OH）2]．Ksp[Fe（OH）2]由大到小的顺序为
②pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是：
③若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+，应该控制溶液的pH为
A．＜1 B．2.4～4.5 C．＞6
④在Ni（NO3）2溶液中含有少量的Co2+杂质，
⑤乙同学设计了如图3操作步骤，顺利完成了溶液中的三种金属元素的分离．该方案中试剂X为
考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,电解原理
专题：实验设计题
分析：（1）电解精炼时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，含有铜离子的溶液作电解质溶液；
（2）①根据形成沉淀时溶液中氢氧根离子的浓度即PH判断，PH越小，则Ksp越小；
②根据图象判断铜元素的主要存在形式；
③若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+，应该把Fe3+转化为沉淀，而铜离子不能沉淀；
④当调节PH时，Ni2+和Co2+都会转化为沉淀；
⑤先把Fe2+氧化为Fe3+，在调节PH除去，当PH=6时，铜离子完全沉淀，Ni2+和Co2+不沉淀．
（2）①根据形成沉淀时溶液中氢氧根离子的浓度即PH判断，PH越小，则Ksp越小；
②根据图象判断铜元素的主要存在形式；
③若要除去CuCl2溶液中的少量Fe3+，应该把Fe3+转化为沉淀，而铜离子不能沉淀；
④当调节PH时，Ni2+和Co2+都会转化为沉淀；
⑤先把Fe2+氧化为Fe3+，在调节PH除去，当PH=6时，铜离子完全沉淀，Ni2+和Co2+不沉淀．
解答：
解：（1）用电解精炼铜时，粗铜在阳极，阴极为精铜，可用可溶解性铜盐溶液，如硫酸铜等，电解装置图为：
；
故答案为：；
（2）①形成沉淀时溶液中氢氧根离子的浓度越小，即PH越小时，Ksp越小，由图可知，相同温度下Ksp[Cu（OH）2]、Ksp[Ni（OH）2]、Ksp[Fe（OH）2]由大到小的顺序为：Ksp[Fe （OH）2]＞Ksp[Ni（OH）2]＞Ksp[Cu（OH）2]；
故答案为：Ksp[Fe （OH）2]＞Ksp[Ni（OH）2]＞Ksp[Cu（OH）2]；
②Cu2+在pH=4.5左右很易溶解，显然pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是Cu2+，
故答案为：Cu2+；
③由图可知Fe3+在pH=2.5左右沉淀完全，Cu2+在pH=4.5左右很易溶解，要除去CuC12溶液中的少量Fe3+，应控制溶液的pH在2.5～4.5较合适，故选B；故答案为：B；
④Ni2+和Co2+几乎有相同的S-pH图，当调节PH时，二者会同时转化为沉淀，因此不能通过调节溶液pH的方法来除去Ni（ NO3）2溶液中含有少量的Co2+杂质；
故答案为：因Ni2+和Co2+几乎有相同的S-pH图，因此不能通过调节溶液pH的方法来除去Ni（ NO3）2溶液中含有少量的Co2+杂质；
⑤为了不引入新杂质，先加入氧化剂把Fe2+氧化成Fe3+时，可采用H2O2或Cl2等氧化剂；由氢氧化物的溶解度与pH关系图，n=2.7～4.5的合理范围时Fe3+转化为沉淀，而其他金属离子不沉淀；当PH=6时，铜离子完全沉淀，Ni2+和Co2+不沉淀，所以最后得到沉淀b的化学式为Cu（OH）2；
故答案为：H2O2；2.7～4.5；Cu（OH）2．
；故答案为：
；（2）①形成沉淀时溶液中氢氧根离子的浓度越小，即PH越小时，Ksp越小，由图可知，相同温度下Ksp[Cu（OH）2]、Ksp[Ni（OH）2]、Ksp[Fe（OH）2]由大到小的顺序为：Ksp[Fe （OH）2]＞Ksp[Ni（OH）2]＞Ksp[Cu（OH）2]；
故答案为：Ksp[Fe （OH）2]＞Ksp[Ni（OH）2]＞Ksp[Cu（OH）2]；
②Cu2+在pH=4.5左右很易溶解，显然pH=3时溶液中铜元素的主要存在形式是Cu2+，
故答案为：Cu2+；
③由图可知Fe3+在pH=2.5左右沉淀完全，Cu2+在pH=4.5左右很易溶解，要除去CuC12溶液中的少量Fe3+，应控制溶液的pH在2.5～4.5较合适，故选B；故答案为：B；
④Ni2+和Co2+几乎有相同的S-pH图，当调节PH时，二者会同时转化为沉淀，因此不能通过调节溶液pH的方法来除去Ni（ NO3）2溶液中含有少量的Co2+杂质；
故答案为：因Ni2+和Co2+几乎有相同的S-pH图，因此不能通过调节溶液pH的方法来除去Ni（ NO3）2溶液中含有少量的Co2+杂质；
⑤为了不引入新杂质，先加入氧化剂把Fe2+氧化成Fe3+时，可采用H2O2或Cl2等氧化剂；由氢氧化物的溶解度与pH关系图，n=2.7～4.5的合理范围时Fe3+转化为沉淀，而其他金属离子不沉淀；当PH=6时，铜离子完全沉淀，Ni2+和Co2+不沉淀，所以最后得到沉淀b的化学式为Cu（OH）2；
故答案为：H2O2；2.7～4.5；Cu（OH）2．
点评：本题考查了电解原理的应用、沉淀的生成及离子的分离提纯，题目涉及的内容较多，题目难度中等，注意对难溶氢氧化物的S-pH图的分析应用是解题的关键．
练习册系列答案
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